一种自适应的高分宽幅SAR清晰重构成像方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应的高分宽幅SAR清晰重构成像方法，它通过使用将SAR平台非线性运动完全补偿的IDR方法生成用于重构的子图像，然后基于重构图像质量的原则建立优化模型，估计清晰成像的重构系数。用图像熵作为图像质量评判标准，清晰的图像有低的图像熵；用共轭梯度法解决优化问题，即通过迭代使重构图像的图像熵最小化。最后通过估计的重构系数对子图像进行加权，以获得清晰的重构图像。本发明专利技术既保留了IDR算法可以精确补偿SAR平台的非线性运动的优势，又优化了IDR算法中的子图像加权求和中的权重，本发明专利技术可以应用于合成孔径雷达成像，尤其是HRWS SAR成像和地球遥感等领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应的高分宽幅SAR清晰重构成像方法


[0001]本专利技术属于雷达
，它特别涉及了高分宽幅合成孔径雷达(SAR)成像


技术介绍

[0002]合成孔径雷达(SAR)作为一种具有全天时、全天候、信息量丰富的遥感成像技术，已成为当今对地观测的重要手段。高分辨率和宽幅成像(HRWS)已成为合成孔径雷达(SAR)技术的重要趋势。但对于传统的单通道SAR，需要较低的脉冲重复频率(PRF)才能获得距离向的较为宽幅的图像，这与方位向上为避免模糊而需要的较高RPF的相矛盾。多通道SAR技术是解决这一矛盾的有效方法。在多通道SAR中，第一个通道以低PRF发射信号，以确保较宽的距离向扫描范围，同时，所有通道接收回波信号以增加方位向分辨率。但是，多通道HRWS SAR系统通常会导致方位向周期性非均匀采样，这仍会导致方位向模糊。目前用于抑制方位向模糊的方法主要有：滤波器组重建算法，时空自适应处理方法，频谱重建算法，图像域重构方法(IDR)，详见文献N.Gebert,G.Krieger,and A.Moreira,“Digital beamform本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应的高分宽幅SAR清晰重构成像方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1、初始化自适应的高分宽幅SAR清晰重构成像所需要的多通道SAR系统参数：初始化自适应的高分宽幅SAR清晰重构成像所需要的多通道SAR系统参数，包括：多通道SAR的观测空间为地面三维坐标系，记为X
‑
Y
‑
Z，其中X表示水平面横轴，Y表示水平面纵轴，Z表示水平垂直轴；多通道SAR的载波频率f
cw
，信号带宽B
s
，距离向采样率f
sr
，方位向带宽B
r
；多通道SAR成像系统沿着Y轴平行方向进行匀速直线运动，平台速度矢量为平台飞行高度h；多通道SAR的通道数目为N，记第一个发射信号的通道为T
x
，它同时也是接收回波的第一个通道R
x1
；其余的通道与第一个通道同时接收回波，依次记为R
x2
,R
x3
,...,R
xN
；雷达中心频率f
c
，雷达系统发射信号的脉冲重复频率PRF，发射信号脉冲重复时间设每个通道之间的距离为d，则第n个通道与第一个通道(参考通道)之间距离的基线长度可以表示为x
n
＝(n
‑
1)
·
d；通道的等效相位中心之间的间隔为d/2；当PRF，v和d满足EPC是均匀分布的；当EPC非均匀分布时，方位向上的第n个通道在第k次脉冲重复周期的采样时间点记为t
k,n
＝kT
r
+t
n
,k＝1,2,...,K，其中，T
r
为脉冲重复时间，K为方位向回波的采样周期总数，t
n
＝(n
‑
1)
·
T
b
是第n个通道的采样时间偏差，即方位向空间上同时接收信号的N个通道可以分别等效为第一个发射/接收通道(T
x
/R
x1
)在(n
‑
1)
·
T
b
时间后运动的位置，T
b
为两个相邻通道之间的采样时间间隔；由于存在通道间隔引起的基线误差，设考虑误差后的通道间隔测量值为记满足均匀时间采样的第n
′
通道在第k
′
次脉冲重复周期的采样时间为其中，k
′
代表脉冲重复周期，取值k'＝1,2,...,K，n
′
代表通道，取值1,2,...,N；记距离向压缩后回波为s
r
(τ(t,m),t)，其中t为方位向慢时间，τ为在方位向慢时间t时的从EPC到第m个像素的回波的双程延迟的距离向快时间，m是图像域的第m个像素；则回波的非均匀时间采样可以表示为s
r
(τ(t
k,n
,m),t
k,n
)，其中，t
k,n
为方位向快时间，τ(t
k,n
,m)为在方位向慢时间t
k,n
时的从EPC到第m个像素的回波的双程延迟的距离向快时间；回波的均匀时间采样可以表示为s
r
(τ(t
k
′
,n
′
,m),t
k
′
,n
′
)，其中，t
k
′
,n
′
为方位向快时间，τ(t
k
′
,n
′
,m)为在方位向慢时间t
k
′
,n
′
时的从EPC到第m个像素的回波的双程延迟的距离向快时间；步骤2、初始化自适应的高分宽幅SAR清晰重构成像的观测场景目标空间参数：初始化自适应的高分宽幅SAR清晰重构成像的场景空间参数，包括：以地平面作为IDR成像方法BP算法的投影空间，将图像空间划分为大小相等的单元网格点，根据处理区域选择对应数据段，数据段起始位置为天线波束进入处理区域时刻到天线波束滑出处理区域时刻，其总长度为处理区域长度加上合成孔径长度；初始化距离向像素数N
r
，方位向像素数量N
a
，距离向网格分辨率dr，方位向网格分辨率da，总网格数M个；步骤3、生成原始回波数据，并进行距离向脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波数据：生成多通道SAR的原始回波数据，采用标准合成孔径雷达回波数据距离向脉冲压缩方法对原始回波数据进行距离向脉冲压缩，得到距离向压缩后的多通道SAR回波数据，记作s
r
(τ(t,m),t)，即步骤1中的距离向压缩后的回波，其中t为方位向慢时间，τ为在方位向慢时间t时的从EPC到第m个像素的回波的双程延迟的距离向快时间，m是图像域的第m个像素；
步骤4、计算由非均匀采样回波重构的均匀采样回波：采用公式计算重构系数Ψ
k,n
(t
k
′
,n
′
)，其中，N为通道数目，t
k,n
＝kT
r
+t
n
,k＝1,2,...,K是方位向上的第n个通道在第k次脉冲重复周期的采样时间点，T
r
为脉冲重复时间，K为方位向回波的采样周期总数，t
n
＝(n
‑
1)
·
T
b
是第n个通道的采样时间偏差，即方位向空间上同时接收信号的N个通道可以分别等效为第一个发射/接收通道(T
x
/R
x1
)在(n
‑
1)
·
T
b
时间后运动的位置，T
b
为两个相邻通道之间的采样时间间隔；为满足均匀时间采样的第n
′
通道在第k
′
次脉冲重复周期的采样时间，k
′
代表脉冲重复周期，取值k'＝1,2,...,K，n
′
代表通道，取值1,2,...,N；t
n
＝(n
‑
1)
·
T
b
，n＝1,2,...,N是第n个通道的采样时间偏差；t
q
为第q个通道中的采样时间偏差，t
q
＝(q
‑
1)
·
T
b
，q＝1,2,...,N；π为圆周率，PRF为脉冲重复频率，Π为累乘符号；再采用公式计算得到由非均匀采样的信号重构获得的均匀采样的回波信号s
r
(τ(t
k',n'
,m),t
k',n'
)，其中N为通道总数目，s
r
(τ(t
k,n
,m),t
k,n
)是步骤1中的回波的非均匀时间采样，s
r
(τ(t
k
′
,n
′
,m),t
k
′
,n
′
)为步骤1中的回波的均匀时间采样；t
k,n
＝kT
r
+t
n
,k＝1,2,...,K是方位向上的第n个通道在第k次脉冲重复周期的采样时间点，T
r
为脉冲重复时间，K为方位向回波的采样周期总数，t
n
＝(n
‑
1)
·
T
b
是第n个通道的采样时间偏差，即方位向空间上同时接收信号的N个通道可以分别等效为第一个发射/接收通道(T
x
/R
x1
)在(n
‑
1)
·
T
b
时间后运动的位置，T
b
为两个相邻通道之间的采样时间间隔；为满足均匀时间采样的第n
′
通道在第k
′
次脉冲重...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓玲，许玥童晖，周黎明，师君，韦顺军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：